本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置，尤其涉及自鰭片形成以提供較大有效溝道寬度(weff)的隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管(tunnelingfieldeffecttransistor；tfet)。

背景技術(shù)：

與金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(metaloxidesemiconductorfieldeffecttransistor；mosfet)相比，隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管(tfet)包括本質(zhì)上較好的亞閾值斜率(subthresholdslope；ss)及微縮能力(scalingcapability)。不過(guò)，tfet的主要問(wèn)題是它們因帶間隧穿(band-to-bandtunneling)的有限有效溝道寬度(weff)而導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)電流方面的不良性能。該不良性能使直接生產(chǎn)廠商避開使用tfet技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

一種形成隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管的方法包括：在襯底上的半導(dǎo)體鰭片上方形成柵極結(jié)構(gòu)，在該柵極結(jié)構(gòu)之間具有至少兩個(gè)間距；以及在該柵極結(jié)構(gòu)之間凹入該鰭片。在該鰭片上方沉積第一介電層，以填充其間具有較小間距的該柵極結(jié)構(gòu)之間的第一間隙。用第二介電層填充具有較大間距的該柵極結(jié)構(gòu)之間的第二間隙。通過(guò)蝕刻該第一介電層打開該第一間隙，而該第二介電層防止打開該第二間隙。在該第一間隙中的該鰭片上形成源區(qū)。介電質(zhì)填充該第一間隙中的該源區(qū)。通過(guò)蝕刻該第二介電層及該第一介電層打開該第二間隙。在該第二間隙中的該鰭片上形成漏區(qū)。

另一種形成隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管的方法包括在襯底上的半導(dǎo)體鰭片上方形成柵極結(jié)構(gòu)，在該柵極結(jié)構(gòu)之間具有至少兩個(gè)間距；在該柵極結(jié)構(gòu)之間凹入該鰭片；在該鰭片上方沉積第一介電層以填充其間具有較小間距的該柵極結(jié)構(gòu)之間的第一間隙，其方式為使用夾斷(pinchoff)來(lái)填充該第一間隙，而第二間隙因其較大的尺寸而保持不被填充；用第二介電層填充具有較大間距的該柵極結(jié)構(gòu)之間的第二間隙；通過(guò)蝕刻該第一介電層打開該第一間隙，而該第二介電層防止打開該第二間隙；在該第一間隙中的該鰭片上并沿著面向該第一間隙的該鰭片的暴露垂直表面形成源區(qū)；在該第一間隙中的該源區(qū)上形成介電填充物；通過(guò)蝕刻該第二介電層及該第一介電層打開該第二間隙；以及在該第二間隙中的該鰭片上并沿著面向該第二間隙的該鰭片的暴露垂直表面形成漏區(qū)，其中，該源區(qū)與該漏區(qū)包括相反的摻雜物導(dǎo)電性，且該源區(qū)及該漏區(qū)占據(jù)該鰭片的整個(gè)寬度及高度，以增加沿該鰭片縱向所形成的溝道的寬度。

一種隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管(tunnelingfieldeffecttransistor；tfet)包括形成于襯底上的半導(dǎo)體鰭片上方的柵極結(jié)構(gòu)，在該柵極結(jié)構(gòu)之間具有至少兩個(gè)間距，與具有較大間距的第二間隙相比，第一間隙具有較小間距。源區(qū)形成于橫跨該第一間隙的該鰭片中并延伸以占據(jù)鰭片橫截面的整個(gè)寬度及高度；以及漏區(qū)形成于橫跨該第二間隙的該鰭片中并延伸以占據(jù)與柵極結(jié)構(gòu)上的該源區(qū)相對(duì)的一側(cè)上的鰭片橫截面的整個(gè)寬度及高度。

通過(guò)結(jié)合附圖閱讀下面的本發(fā)明的示例實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明將很容易了解這些及其它特征及優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

本揭露將通過(guò)參照下面的附圖在下面的優(yōu)選實(shí)施例的說(shuō)明中提供細(xì)節(jié)，其中：

圖1是部分制造的半導(dǎo)體裝置的立體視圖，顯示依據(jù)本發(fā)明原理的以不同間距形成于鰭片上的柵極結(jié)構(gòu)；

圖2是圖1的部分制造半導(dǎo)體裝置的立體視圖，顯示依據(jù)本發(fā)明原理的位于該柵極結(jié)構(gòu)之間的鰭片凹部；

圖3a是圖2的部分制造半導(dǎo)體裝置的立體視圖，顯示依據(jù)本發(fā)明原理的具有位于小間距柵極結(jié)構(gòu)之間的夾斷(pinchoff)的第一介電質(zhì)沉積；

圖3b是沿圖3a的剖切線b-b所作的剖視圖，其中，剖切線b-b沿縱向切割穿過(guò)該鰭片的中心，并顯示依據(jù)本發(fā)明原理的具有位于該小間距柵極結(jié)構(gòu)之間的夾斷的該第一介電質(zhì)沉積；

圖4a是圖3a的部分制造半導(dǎo)體裝置的立體視圖，顯示依據(jù)本發(fā)明原理的用以填充大間距柵極結(jié)構(gòu)的第二介電質(zhì)沉積；

圖4b是沿圖4a的剖切線b-b所作的剖視圖，其中，剖切線b-b沿縱向切割穿過(guò)該鰭片的中心，并顯示依據(jù)本發(fā)明原理的位于該大間距柵極結(jié)構(gòu)之間的該第二介電質(zhì)沉積；

圖5a是圖4a的部分制造半導(dǎo)體裝置的立體視圖，顯示依據(jù)本發(fā)明原理的向下平坦化該第二介電質(zhì)至該第一介電質(zhì)的平坦化制程；

圖5b是沿圖5a的剖切線b-b所作的剖視圖，其中，剖切線b-b沿縱向切割穿過(guò)該鰭片的中心，并顯示依據(jù)本發(fā)明原理的經(jīng)平坦化的該第二介電質(zhì)；

圖6a是圖5a的部分制造半導(dǎo)體裝置的立體視圖，顯示依據(jù)本發(fā)明原理的移除柵極結(jié)構(gòu)之間的該第一介電質(zhì)以暴露該鰭片；

圖6b是沿圖6a的剖切線b-b所作的剖視圖，其中，剖切線b-b沿縱向切割穿過(guò)該鰭片的中心，并顯示依據(jù)本發(fā)明原理的柵極結(jié)構(gòu)之間的該第一介電質(zhì)的該移除；

圖7a是圖6a的部分制造半導(dǎo)體裝置的立體視圖，顯示依據(jù)本發(fā)明原理的沉積摻雜物施體(donor)層以在該鰭片上形成源區(qū)；

圖7b是沿圖7a的剖切線b-b所作的剖視圖，其中，剖切線b-b沿縱向切割穿過(guò)該鰭片的中心，并顯示依據(jù)本發(fā)明原理的用以在該鰭片上形成該源區(qū)的該摻雜物施體層的該沉積；

圖8a是圖7a的部分制造半導(dǎo)體裝置的立體視圖，顯示依據(jù)本發(fā)明原理的沉積并平坦化有機(jī)介電層(organicdielectriclayer；odl)；

圖8b是沿圖8a的剖切線b-b所作的剖視圖，其中，剖切線b-b沿縱向切割穿過(guò)該鰭片的中心，并顯示依據(jù)本發(fā)明原理的該odl的該沉積及平坦化；

圖9a是圖8a的部分制造半導(dǎo)體裝置的立體視圖，顯示依據(jù)本發(fā)明原理的暴露于柵極結(jié)構(gòu)之間的該大間距間隙中的該鰭片；

圖9b是沿圖9a的剖切線b-b所作的剖視圖，其中，剖切線b-b沿縱向切割穿過(guò)該鰭片的中心，并顯示依據(jù)本發(fā)明原理的暴露于柵極結(jié)構(gòu)之間的該大間距間隙中的該鰭片；

圖10a是圖9a的部分制造半導(dǎo)體裝置的立體視圖，顯示依據(jù)本發(fā)明原理的該odl移除及該摻雜物施體層氧化；

圖10b是沿圖10a的剖切線b-b所作的剖視圖，其中，剖切線b-b沿縱向切割穿過(guò)該鰭片的中心，并顯示依據(jù)本發(fā)明原理的該odl移除及該摻雜物施體層氧化；

圖11a是圖10a的部分制造半導(dǎo)體裝置的立體視圖，顯示依據(jù)本發(fā)明原理的在該大間隙中的該暴露鰭片上生長(zhǎng)外延層以形成漏區(qū)；

圖11b是沿圖11a的剖切線b-b所作的剖視圖，其中，剖切線b-b沿縱向切割穿過(guò)該鰭片的中心，并顯示依據(jù)本發(fā)明原理的在該大間隙中的該暴露鰭片上生長(zhǎng)該外延層以形成該漏區(qū)；

圖12a是圖11a的部分制造半導(dǎo)體裝置的立體視圖，顯示依據(jù)本發(fā)明原理的該摻雜物施體層移除；

圖12b是沿圖12a的剖切線b-b所作的剖視圖，其中，剖切線b-b沿縱向切割穿過(guò)該鰭片的中心，并顯示依據(jù)本發(fā)明原理的該摻雜物施體層移除；

圖13a是圖12a的部分制造半導(dǎo)體裝置的立體視圖，顯示依據(jù)本發(fā)明原理用以接觸的層間介電質(zhì)(interleveldielectric；ild)的形成及圖案化；

圖13b是沿圖13a的剖切線b-b所作的剖視圖，其中，剖切線b-b沿縱向切割穿過(guò)該鰭片的中心，并顯示依據(jù)本發(fā)明原理的該ild圖案化；

圖14是圖13b的部分制造半導(dǎo)體裝置的剖視圖，顯示依據(jù)本發(fā)明原理的源漏接觸形成；

圖15是圖14的部分制造半導(dǎo)體裝置的剖視圖，顯示依據(jù)本發(fā)明原理的柵極接觸形成；

圖16顯示依據(jù)示例實(shí)施例的金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(mosfet)與隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管(tfet)之間的結(jié)構(gòu)及導(dǎo)電能帶之間的比較圖；以及

圖17顯示依據(jù)示例實(shí)施例形成tfet的方法的方塊/流程圖。

具體實(shí)施方式

依據(jù)本發(fā)明原理，通過(guò)使用半導(dǎo)體鰭片來(lái)提供溝道，從而提供隧穿fet(tunnelingfet；tfet)。該tfet包括三維(3d)結(jié)構(gòu)，其通過(guò)帶間隧穿的改進(jìn)有效溝道寬度(weff)來(lái)提供較好的亞閾值斜率(subthresholdslope；ss)、微縮能力以及驅(qū)動(dòng)電流。在一個(gè)實(shí)施例中，采用不對(duì)稱源漏區(qū)。該tfet的該三維結(jié)構(gòu)可為自對(duì)準(zhǔn)，而不獨(dú)立圖案化源漏區(qū)(s/d區(qū))。這避免光刻步驟以及與包括對(duì)準(zhǔn)問(wèn)題的光刻相關(guān)聯(lián)的挑戰(zhàn)。另外，可在沒(méi)有s/d注入的情況下制造該三維結(jié)構(gòu)。s/d注入常常導(dǎo)致結(jié)晶損傷以及性能損失。

應(yīng)當(dāng)理解，將就給定的示例架構(gòu)說(shuō)明本發(fā)明；不過(guò)，可在本發(fā)明的范圍內(nèi)改變其它架構(gòu)、結(jié)構(gòu)、襯底材料以及制程特征及步驟。

還應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)元件例如層、區(qū)或襯底被稱為在另一個(gè)元件“上”或“上方”時(shí)，它可直接位于該另一個(gè)元件上或者也可存在中間元件。相反，當(dāng)一個(gè)元件被稱為“直接”位于另一個(gè)元件“上”或“上方”時(shí)，沒(méi)有中間元件存在。還應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)一個(gè)元件被稱為與另一個(gè)元件“連接”或“耦接”時(shí)，它可與該另一個(gè)元件直接連接或耦接，或者可存在中間元件。相反，當(dāng)一個(gè)元件被稱為與另一個(gè)元件“直接連接”或“直接耦接”時(shí)，沒(méi)有中間元件存在。

本發(fā)明實(shí)施例可包括集成電路芯片的設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)可以圖形電腦編程語(yǔ)言創(chuàng)建或者儲(chǔ)存于電腦儲(chǔ)存媒體中(例如磁盤、磁帶、物理硬盤驅(qū)動(dòng)器，或虛擬硬盤驅(qū)動(dòng)器，例如在儲(chǔ)存訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)中)。如果設(shè)計(jì)者不制造芯片或用以制造芯片的光刻掩膜，則設(shè)計(jì)者可直接或間接地通過(guò)物理方式(例如通過(guò)提供儲(chǔ)存設(shè)計(jì)的儲(chǔ)存媒體副本)或電子方式(例如通過(guò)因特網(wǎng)(internet))向此類實(shí)體傳輸最終設(shè)計(jì)。接著，所儲(chǔ)存的設(shè)計(jì)被轉(zhuǎn)換成適當(dāng)?shù)母袷?例如gdsii)用以制造光刻掩膜，該光刻掩膜通常包括將要形成于晶圓上的所考慮芯片設(shè)計(jì)的多個(gè)副本。該光刻掩膜用以定義將要被蝕刻或者以其它方式加工的晶圓(和/或其上的層)的區(qū)域。

本文中所述的方法可用于制造集成電路芯片。制造者可以原始晶圓形式(也就是，作為具有多個(gè)未封裝芯片的單個(gè)晶圓)、作為裸芯片，或者以封裝形式分配所得的集成電路芯片。在后一種情況中，該芯片設(shè)于單芯片封裝件中(例如塑料承載件，其具有附著至母板或其它更高層次承載件的引腳)或者多芯片封裝件中(例如陶瓷承載件，其具有單面或雙面互連或嵌埋互連)。在任何情況下，接著將該芯片與其它芯片、分立電路元件和/或其它信號(hào)處理裝置集成，作為(a)例如母板的部分的中間產(chǎn)品或(b)最終產(chǎn)品之其一的部分。該最終產(chǎn)品可為包括集成電路芯片的任意產(chǎn)品，涉及范圍從玩具及其它低端應(yīng)用直至具有顯示器、鍵盤或其它輸入裝置以及中央處理器的先進(jìn)電腦產(chǎn)品。

還應(yīng)當(dāng)理解，將就所列元素例如sige來(lái)說(shuō)明材料化合物。這些化合物包括該化合物內(nèi)的元素的不同比例，例如sige包括sixge1-x，其中，x小于或等于1等。另外，其它元素可包括于該化合物中并仍依據(jù)本發(fā)明原理作用。具有額外元素的化合物在本文中將被稱為合金。

說(shuō)明書中參照本發(fā)明原理的“一個(gè)實(shí)施例”以及其它變更是指聯(lián)系該實(shí)施例所述的特定特征、結(jié)構(gòu)、特性等包括于本發(fā)明原理的至少一個(gè)實(shí)施例中。因此，在本說(shuō)明書中不同地方出現(xiàn)的詞組“在一個(gè)實(shí)施例中”以及任意其它變更不一定都指同一實(shí)施例。

應(yīng)當(dāng)理解，任意下面“/”、“和/或”以及“至少其中一個(gè)”的使用，例如“a/b”、“a和/或b”以及“a與b的至少其中一個(gè)”的情況，意圖包括僅第一所列選項(xiàng)(a)或者僅第二所列選項(xiàng)(b)的選擇，或者兩個(gè)選項(xiàng)(a與b)的選擇。又例如，在“a、b和/或c”以及“a、b及c的至少其中一個(gè)”的情況下，此類術(shù)語(yǔ)意圖包括僅第一所列選項(xiàng)(a)的選擇，或者僅第二所列選項(xiàng)(b)的選擇，或者僅第三所列選項(xiàng)(c)的選擇，或者僅第一及第二所列選項(xiàng)(a與b)的選擇，或者僅第一及第三所列選項(xiàng)(a與c)的選擇，或者僅第二及第三所列選項(xiàng)(b與c)的選擇，或者全部三個(gè)選項(xiàng)(a及b及c)的選擇。本領(lǐng)域及相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員很容易了解，這可擴(kuò)展至更多所列項(xiàng)目。

現(xiàn)在請(qǐng)參照附圖，其中類似的附圖標(biāo)記表示相同或相似的元件，開始參照?qǐng)D1，其顯示依據(jù)一個(gè)示例實(shí)施例以立體視圖顯示的部分制造半導(dǎo)體裝置10。裝置10可包括絕緣體上半導(dǎo)體(semiconductor-on-insulator；soi)襯底12，不過(guò)可采用其它襯底及襯底材料。soi襯底12包括塊體襯底15，該塊體襯底可包括si、ge、sige、sic、第iii-v族材料或任意其它合適的材料。soi襯底12包括埋置介電層14，該埋置介電層可包括氧化物，不過(guò)可采用其它介電材料。

在埋置介電層14上形成的半導(dǎo)體層被圖案化為鰭片24。接著，鰭片24具有形成于鰭片24上方的柵極結(jié)構(gòu)32。柵極結(jié)構(gòu)32包括偽柵極22。偽柵極22可包括多晶硅。在先柵極實(shí)施例中，可替代偽柵極22形成柵極導(dǎo)體(位于柵極介電質(zhì)上)。

柵極結(jié)構(gòu)32以小柵極間距16及大柵極間距18隔開。大柵極間距區(qū)域18將用以在鰭片24上形成漏區(qū)30，且該小間距區(qū)域?qū)⒂靡孕纬稍磪^(qū)28。該柵極間距可包括在例如約1.2至約2.5之間的比值(大/小)。

柵極結(jié)構(gòu)32包括形成于其上的間隙壁20。間隙壁20可包括氮化物材料。沿鰭片24的基部形成間隙壁縱肋(spacerstringer)26(類似間隙壁)。間隙壁縱肋26可包括氮化物材料。

請(qǐng)參照?qǐng)D2，在柵極結(jié)構(gòu)32之間凹入鰭片24。在一個(gè)實(shí)施例中，執(zhí)行反應(yīng)離子蝕刻(reactiveionetch；rie)以相對(duì)柵極結(jié)構(gòu)32的介電材料選擇性降低鰭片24。該蝕刻制程通過(guò)降低鰭片24的源區(qū)28及漏區(qū)30來(lái)形成凹部34。這暴露鰭片24的內(nèi)部部分。

請(qǐng)參照?qǐng)D3a，在裝置10的結(jié)構(gòu)上方形成介電層40。介電層40的沉積導(dǎo)致在柵極結(jié)構(gòu)32之間的小間隙16中形成夾斷(pinch-off)，但在柵極結(jié)構(gòu)32之間的大間隙18中沒(méi)有。介電層40可包括氧化物，例如氧化硅，不過(guò)可采用其它介電材料。

請(qǐng)參照?qǐng)D3b，其顯示沿圖3a的剖切線b-b所作的剖視圖。剖切線b-b沿縱向切割穿過(guò)鰭片24。

請(qǐng)參照?qǐng)D4a，在裝置10的結(jié)構(gòu)上方形成另一個(gè)介電層42。介電層42的沉積填充其余間隙。介電層10可包括氮化物，例如氮化硅，不過(guò)可采用其它介電材料。介電層42相對(duì)介電層40應(yīng)當(dāng)為選擇性可蝕刻。

請(qǐng)參照?qǐng)D4b，其顯示沿圖4a的剖切線b-b所作的剖視圖。剖切線b-b沿縱向切割穿過(guò)鰭片24。

請(qǐng)參照?qǐng)D5a，介電層42經(jīng)平坦化以形成平坦頂部表面44。該平坦化可包括化學(xué)機(jī)械拋光(chemicalmechanicalpolish；cmp)，不過(guò)可采用其它平坦化制程。該平坦化制程停止于介電層40上并可接受輕微的過(guò)拋光。

請(qǐng)參照?qǐng)D5b，其顯示沿圖5a的剖切線b-b所作的剖視圖。剖切線b-b沿縱向切割穿過(guò)鰭片24。

請(qǐng)參照?qǐng)D6a，通過(guò)濕式蝕刻制程在小間距間隙16中的柵極結(jié)構(gòu)32之間移除介電層40。該濕式蝕刻制程執(zhí)行于裝置10上方以移除該夾斷以及暴露的介電質(zhì)40，但通過(guò)介電層42保護(hù)柵極結(jié)構(gòu)32之間的大間隙18中的介電層40。該濕式蝕刻制程可包括hf(氫氟酸)蝕刻或等同物。該濕式蝕刻制程暴露柵極結(jié)構(gòu)32之間的區(qū)域46中的鰭片24。

請(qǐng)參照?qǐng)D6b，其顯示沿圖6a的剖切線b-b所作的剖視圖。剖切線b-b沿縱向切割穿過(guò)鰭片24。

請(qǐng)參照?qǐng)D7a，在裝置10上方共形沉積摻雜物施體層48。施體層48可包括硼或其它摻雜物。在一個(gè)實(shí)施例中，施體層48包括b2h6。

請(qǐng)參照?qǐng)D7b，其顯示沿圖7a的剖切線b-b所作的剖視圖。剖切線b-b沿縱向切割穿過(guò)鰭片24。施體層48與小間隙16中的鰭片24接觸。在沉積施體層48以后，執(zhí)行驅(qū)入制程以使施體層48的摻雜物擴(kuò)散進(jìn)入鰭片24中，從而形成源區(qū)50。該驅(qū)入制程包括退火制程，以在鰭片24與施體層48之間形成接觸的情況下，將該摻雜物驅(qū)入鰭片24中。在一個(gè)實(shí)施例中，源區(qū)50包括sib(sibx)。在另一個(gè)實(shí)施例中，替代沉積施體層48及執(zhí)行驅(qū)入制程，可在鰭片24的暴露區(qū)域上(位于小間隙16中)選擇性生長(zhǎng)摻雜外延層(未圖示)。該摻雜外延層可包括例如b(硼)摻雜sige。接著，該選擇性生長(zhǎng)摻雜外延層將經(jīng)退火以驅(qū)入摻雜物，從而形成源區(qū)50。接著，可移除該外延層。

較佳地，通過(guò)使用柵極結(jié)構(gòu)32來(lái)界定源區(qū)50，從而使源區(qū)50在鰭片24上自對(duì)準(zhǔn)。源區(qū)50的形成沒(méi)有使用光刻圖案化且沒(méi)有采用離子注入來(lái)?yè)诫s源區(qū)50。

請(qǐng)參照?qǐng)D8a，有機(jī)介電層(organicdielectriclayer；odl)52沉積于裝置10上方并經(jīng)平坦化以填充小間隙16。odl52的該平坦化可包括cmp，不過(guò)可采用其它平坦化制程。該平坦化制程停止于介電層42上。

請(qǐng)參照?qǐng)D8b，其顯示沿圖8a的剖切線b-b所作的剖視圖。剖切線b-b沿縱向切割穿過(guò)鰭片24。

請(qǐng)參照?qǐng)D9a，自大間隙18移除介電層42及介電層40，以暴露鰭片24。相對(duì)odl52及柵極結(jié)構(gòu)32的材料選擇性移除介電層42。這之后接著相對(duì)odl52及柵極結(jié)構(gòu)32的材料選擇性移除介電層40?？赏ㄟ^(guò)濕式或干式蝕刻移除介電層42?？赏ㄟ^(guò)濕式蝕刻(例如hf)移除介電層40。這暴露大間隙18中的鰭片24，以準(zhǔn)備形成漏區(qū)。

請(qǐng)參照?qǐng)D9b，其顯示沿圖9a的剖切線b-b所作的剖視圖。剖切線b-b沿縱向切割穿過(guò)鰭片24。

請(qǐng)參照?qǐng)D10a，執(zhí)行可選的odl剝離，以自小間隙16移除odl52。執(zhí)行退火制程以氧化施體層48，從而形成介電層。接著，執(zhí)行氧化物清洗制程，以清洗暴露鰭片24，準(zhǔn)備形成漏區(qū)。該清洗制程可包括稀釋氫氟酸(dilutedhf；dhf)蝕刻。

請(qǐng)參照?qǐng)D10b，其顯示沿圖10a的剖切線b-b所作的剖視圖。剖切線b-b沿縱向切割穿過(guò)鰭片24。

請(qǐng)參照?qǐng)D11a，形成漏區(qū)56?？赏ㄟ^(guò)使用大間隙18中的暴露鰭片24上的外延生長(zhǎng)層54來(lái)形成漏區(qū)56。外延生長(zhǎng)層54包括摻雜物，該摻雜物在驅(qū)入制程(退火)期間被驅(qū)入鰭片24中。外延生長(zhǎng)層54可包括例如sip，以驅(qū)入p(磷)摻雜物。在一個(gè)實(shí)施例中，漏區(qū)56包括sipx。可采用其它摻雜物。要注意的是，依據(jù)本發(fā)明原理，作為tfet的特征，源區(qū)50與漏區(qū)56包括具有相反導(dǎo)電性的摻雜物。

在另一個(gè)實(shí)施例中，可類似于源區(qū)50形成漏區(qū)56。在此實(shí)施例中，可在裝置10上方沉積摻雜物施體層(未圖示)(例如ph3、ash3等)，并執(zhí)行驅(qū)入制程來(lái)?yè)诫s鰭片24，從而形成漏區(qū)56。

較佳地，通過(guò)使用柵極結(jié)構(gòu)32來(lái)界定漏區(qū)56，從而使漏區(qū)56在鰭片24上自對(duì)準(zhǔn)。漏區(qū)56的形成沒(méi)有使用光刻圖案化且沒(méi)有采用離子注入來(lái)?yè)诫s漏區(qū)56。

請(qǐng)參照?qǐng)D11b，其顯示沿圖11a的剖切線b-b所作的剖視圖。剖切線b-b沿縱向切割穿過(guò)鰭片24。

請(qǐng)參照?qǐng)D12a，自裝置10剝離氧化施體層48。該剝離制程可包括沸騰hno3蝕刻(例如65％)或王水(aquaregia)以剝除例如氧化b2h6。

請(qǐng)參照?qǐng)D12b，其顯示沿圖12a的剖切線b-b所作的剖視圖。剖切線b-b沿縱向切割穿過(guò)鰭片24。柵極結(jié)構(gòu)32下方的鰭片部分(24)為隧穿電荷提供大的有效溝道寬度。源區(qū)50及漏區(qū)56延伸于鰭片24的整個(gè)橫截面上方并至少由于該大的有效溝道寬度而超越傳統(tǒng)的平面裝置提供高驅(qū)動(dòng)電流。該三維tfet也與塊體襯底(15)隔離。

請(qǐng)參照?qǐng)D13a，執(zhí)行替代金屬柵極制程，以通過(guò)蝕刻制程例如rie(反應(yīng)離子蝕刻)移除間隙壁20之間的介電材料22(例如多晶硅及硬掩膜)。接著，形成柵極介電質(zhì)70與鰭片24接觸。柵極介電質(zhì)70可包括高k介電材料，例如hfo2或類似物。接著，在間隙壁20之間的柵極介電質(zhì)70上形成柵極導(dǎo)體68。柵極導(dǎo)體68可包括金屬，例如w、cu、al等。

隨后，在裝置10上方沉積可流動(dòng)介電層60。可流動(dòng)介電層60可包括氧化物材料。采用光刻制程來(lái)定義蝕刻掩膜，以蝕刻接觸開口62。接觸開口62被向下蝕刻至源區(qū)50及外延生長(zhǎng)層54。該蝕刻制程可在外延生長(zhǎng)層54中形成凹槽缺口64。這為以后形成的接觸增加接觸面積。

請(qǐng)參照?qǐng)D13b，其顯示沿圖13a的剖切線b-b所作的剖視圖。剖切線b-b沿縱向切割穿過(guò)鰭片24。外延生長(zhǎng)層54經(jīng)進(jìn)一步蝕刻以形成凹槽缺口64，從而增加接觸的接觸面積并因此降低至漏區(qū)54/56的接觸電阻。

請(qǐng)參照?qǐng)D14，其顯示在與圖13a的剖切線b-b相同的位置所作的剖視圖。剖切線b-b沿縱向切割穿過(guò)鰭片24。在接觸開口62中形成襯里72。這之后接著執(zhí)行導(dǎo)電材料沉積制程以形成接觸74。襯里72可包括ti、tin、tan、nipt、ni等。該導(dǎo)電材料沉積可包括w、al、cu或其它金屬。執(zhí)行cmp或其它平坦化制程以自頂部表面移除襯里72以及接觸74的導(dǎo)電材料。

請(qǐng)參照?qǐng)D15，其顯示在與圖13a的剖切線b-b相同的位置所作的剖視圖。剖切線b-b沿縱向切割穿過(guò)鰭片24。穿過(guò)可流動(dòng)介電層60蝕刻?hào)艠O接觸開口并形成柵極接觸76。柵極接觸76著陸于柵極導(dǎo)體68上。柵極接觸76可包括w、al、cu或類似金屬。執(zhí)行cmp或其它平坦化制程以自頂部表面移除柵極接觸76的材料。

橫跨鰭片溝道截面24’的整個(gè)寬度及整個(gè)高度形成源區(qū)50及漏區(qū)56。這最優(yōu)化有效溝道寬度并允許tfet裝置10克服傳統(tǒng)裝置所遇到的性能問(wèn)題。

請(qǐng)參照?qǐng)D16，其顯示金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(mosfet)100與隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管(tfet)102的比較。mosfet100包括針對(duì)源(s)及漏(d)區(qū)的相同摻雜導(dǎo)電性(n++)。tfet110包括針對(duì)源(s)(p++)及漏(d)(n++)區(qū)的不同摻雜導(dǎo)電性。當(dāng)向柵極(g)施加?xùn)艠O電壓(vg)時(shí)，mosfet100跨越能障(費(fèi)米能量(ef))導(dǎo)電。當(dāng)向柵極(g)施加?xùn)艠O電壓(vg)時(shí)，tfet110導(dǎo)電或隧穿穿過(guò)能障。

請(qǐng)參照?qǐng)D17，其示意顯示形成隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管的方法。在一些替代實(shí)施中，方塊中所示功能可以不同于附圖中所示的順序發(fā)生。例如，實(shí)際上，連續(xù)顯示的兩個(gè)方塊可基本同時(shí)執(zhí)行，或者該些方塊有時(shí)可以相反順序執(zhí)行，取決于所涉及的功能。還要注意，該方塊示意圖和/或流程圖的每個(gè)方塊以及該方塊示意圖和/或流程圖中的方塊組合可通過(guò)專用的基于硬件的系統(tǒng)實(shí)施，該系統(tǒng)執(zhí)行特定的功能或動(dòng)作，或執(zhí)行專用硬件與電腦指令的組合。

在方塊202中，在襯底上的半導(dǎo)體鰭片上方形成柵極結(jié)構(gòu)，在該柵極結(jié)構(gòu)之間具有至少兩個(gè)間距。該柵極結(jié)構(gòu)可包括偽柵極結(jié)構(gòu)，不過(guò)，在先柵極制程中，該柵極結(jié)構(gòu)可包括主動(dòng)?xùn)艠O結(jié)構(gòu)。在方塊204中，在該柵極結(jié)構(gòu)之間凹入該鰭片。該凹部暴露該鰭片的垂直表面。在該柵極結(jié)構(gòu)之間凹入該鰭片使源區(qū)及漏區(qū)能夠形成以占據(jù)該鰭片的整個(gè)寬度及高度，從而增加沿該鰭片縱向形成的溝道的寬度。

在方塊206中，在該鰭片上方沉積第一介電層，以填充其間具有較小間距的該柵極結(jié)構(gòu)之間的第一間隙。在一個(gè)實(shí)施例中，該第一介電層填充該第一間隙的方式是在該沉積期間使用夾斷(pinchoff)來(lái)填充該第一間隙，而該第二間隙因其較大的尺寸而保持不被填充。

在方塊208中，用第二介電層填充具有較大間距的該柵極結(jié)構(gòu)之間的第二間隙。在方塊210中，通過(guò)蝕刻該第一介電層打開該第一間隙，而該第二介電層防止打開該第二間隙。

在方塊212中，在該第一間隙中的該鰭片上形成源區(qū)。在方塊213中，沉積摻雜物施體層。在方塊215中，通過(guò)退火制程向該鰭片中驅(qū)入摻雜物。隨后，在形成漏區(qū)之前的制程中氧化并剝離該施體摻雜物層。在一個(gè)替代實(shí)施例中，在方塊217中，通過(guò)在該第一間隙中的該鰭片上選擇性外延生長(zhǎng)摻雜物施體層來(lái)形成源區(qū)。在方塊219中，通過(guò)退火制程向該鰭片中驅(qū)入摻雜物?？梢瞥摀诫s物施體層。

在方塊220中，在該第一間隙中的該源區(qū)上設(shè)置介電填充物。該介電填充物可包括odl并具有選擇性以相對(duì)該odl允許移除氧化物及氮化物。在方塊222中，通過(guò)蝕刻該第二介電層及該第一介電層打開該第二間隙。

在方塊224中，在該第二間隙中的該鰭片上形成漏區(qū)。在方塊225中，在該第二間隙中的該鰭片上的該漏區(qū)形成可包括沉積摻雜物施體層。在方塊227中，通過(guò)退火制程驅(qū)入摻雜物。

在一個(gè)替代實(shí)施例中，在方塊229中，通過(guò)在該第二間隙中的該鰭片上選擇性外延生長(zhǎng)摻雜物施體層可形成該漏極。在方塊231中，通過(guò)退火制程驅(qū)入摻雜物。在任意實(shí)施例中，該摻雜物施體層可保持作為該漏區(qū)的部分。該源區(qū)及該漏區(qū)包括相反的摻雜物導(dǎo)電性，以形成tfet。

在方塊232中，可執(zhí)行替代金屬柵極制程，以用主動(dòng)?xùn)艠O替代偽柵極。在方塊234中，在圖案化層間介電(interleveldielectric；ild)層中形成源漏接觸。在方塊236中，在該ild中形成柵極接觸。在方塊238中，制程繼續(xù)。

說(shuō)明優(yōu)選實(shí)施例三維鰭式隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管(意圖為說(shuō)明性質(zhì)而非限制)以后，要注意的是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)上述教導(dǎo)作修改及變更。因此，應(yīng)當(dāng)理解，在所揭露的特定實(shí)施例中可作變更，其落入所附權(quán)利要求所總結(jié)的本發(fā)明的范圍內(nèi)。在如此說(shuō)明具有專利法所要求的細(xì)節(jié)及特性的本發(fā)明的態(tài)樣以后，由所附權(quán)利要求闡述所要求并希望由專利保護(hù)的內(nèi)容。